一种紫外led用单一基质多色彩荧光粉及其制备方法

文档序号：1731185 发布日期：2019-12-20 浏览：36次 >En<

阅读说明：本技术 一种紫外led用单一基质多色彩荧光粉及其制备方法 (Single-matrix multicolor fluorescent powder for ultraviolet LED and preparation method thereof ) 是由张绍安李振彰居桂方李杨于 2018-06-13 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种紫外LED用单一基质多色彩荧光粉,其化学式为M8-x-yMgCe(PO4)7：xTb3+,yMn2+,其中M＝Sr与Ba,0≤x≤2.50,0≤y≤1.50,x为Tb3+离子占据二价M离子的相对原子数,y为Mn2+离子占据二价M离子的原子数。本发明还公开了一种紫外LED用单一基质多色彩荧光粉的制备方法。本发明在UV光激发下可发射出明亮的多色彩光,其颜色可调,该荧光粉在紫外光激发下可以具有全谱色发射峰,包括紫光、蓝光、绿光以及红光,获得的白光显色指数高。(The invention discloses single-substrate multicolor fluorescent powder for an ultraviolet LED (light-emitting diode), which has a chemical formula of M 8‑x‑y MgCe(PO 4 ) 7 ：xTb 3+ ,yMn 2+ Wherein M is Sr and Ba, x is more than or equal to 0 and less than or equal to 2.50, y is more than or equal to 0 and less than or equal to 1.50, and x is Tb 3+ The ions occupy the relative atomic number of the divalent M ion, and y is Mn 2+ The ions occupy the atomic number of the divalent M ion. The invention also discloses a preparation method of the single-matrix multicolor fluorescent powder for the ultraviolet LED. The fluorescent powder can emit bright multicolor light under the excitation of UV light, the color of the fluorescent powder can be adjusted, the fluorescent powder can have full-spectrum color emission peaks including purple light, blue light, green light and red light under the excitation of the ultraviolet light, and the obtained white light has high color rendering index.)

一种紫外LED用单一基质多色彩荧光粉及其制备方法

技术领域

本发明涉及光致发光的无机发光材料技术领域，尤其涉及一种紫外LED用单一基质多色彩荧光粉及其制备方法。

背景技术

白光LED是由发光二极管芯片和可被LED有效激发的荧光粉组合而成。近十年来，我国白光LED已经实现了全彩化和超高亮度，并建立起了一个完整的LED产业。目前，白光LED已经覆盖社会各领域，白光LED已经与人们的生活紧密的联系在一起，白光LED的功能不仅是照明，还是很多行业的重要元件，白光LED的身影出现在电视、手机、汽车照明、高精度仪器等领域中，奠定了白光LED的良好发展态势。

目前，白光LED基于荧光粉转换白光的方法主要有如下方案，且各有优缺点。其一，白光LED是由蓝光LED芯片和可被蓝光有效激发的黄色荧光粉YAG：Ce组合，其中蓝光LED的一部分蓝光被黄色荧光粉吸收而产生黄光，同时未被吸收的蓝光与黄光混合，适当调控二者的强度比，即可获得各种白光。这种方案是实现白光LED最为简单的，也是最为便捷的。基于这种方案制作的白光LED受蓝光LED和黄色荧光粉的影响。但通过蓝光LED+黄色YAG合成的白光缺少红光成分，因此其显色指数较低(Ra<80)，而色温较高。其二，利用紫外LED激发三基色(红、绿和蓝)荧光粉，产生红、绿和蓝光进而混合成白光。通过调节三基色荧光粉的混色比例，可以获得不同色温的白光。由于紫外光子的能量较高，可激发的荧光粉具有更多的选择性。这种白光 LED的封装方式与蓝光LED和黄色荧光粉的技术相同，成本接近。基于该方案的白光来源于三基色荧光粉发光，但由于混合了多种荧光粉，易发生发光颜色的再吸收，从而导致能量损耗等问题。如能采用UVLED 芯片激发单一基质白光荧光粉，其发射光谱具有全谱色发射峰，包括紫光、蓝光、绿光以及红光。该方法即可克服“蓝光LED+黄色YAG”方案显色指数差，同时也可以解决“紫外LED+RGB荧光粉”方案中存在的多种荧光粉发光再吸收、能量损耗等问题。

目前为止，大量单一基质白光荧光粉已得到报道，这些多基于发光中心的能量传递，这类单一基质荧光粉显色指数高，但其多为硅酸盐基质，其煅烧过程中易发生烧结，颗粒粒径一般较大，需要多次反复研磨。为此，我们提出了一种紫外LED用单一基质多色彩荧光粉及其制备方法。

发明内容

本发明提出了一种紫外LED用单一基质多色彩荧光粉及其制备方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

本发明提出了一种紫外LED用单一基质多色彩荧光粉，其化学式为M_8-x-yMgCe(PO₄)₇：xTb³⁺,yMn²⁺,其中M＝Sr与Ba,0≤x≤2.50， 0≤y≤1.50，x为Tb³⁺离子占据二价M离子的相对原子数，y为Mn²⁺离子占据二价M离子的原子数。

优选的，所述的二价钡(Ba)与钙(Ca)元素主要来源于硝酸盐、碳酸盐或者二者的混合物，镁元素主要来源于其氧化物、硝酸盐及碱式碳酸盐；磷元素(P)主要来源于硝酸盐，诸如磷酸二氢氨，磷酸氢二氨或者二者混合物；稀土铈与铽元素主要来源于其氧化物与硝酸盐；锰元素主要来源其氧化物、碳酸盐与硝酸盐。

本发明还提供了一种紫外LED用单一基质多色彩荧光粉的制备方法，以M_8-xMgCe(PO₄)₇：xTb³⁺，M_8-yMgCe(PO₄)₇：yMn²⁺，M_8-yMgCe(PO₄)₇： xTb³⁺,yMn²⁺，(M＝Sr,Ba)为基体材料的无机光致发光材料，包括如下步骤：

S1、称量原料：Sr(NO₃)₂、Ba(NO₃)₂、Mg、Ce(NO₃)₃、(NH₄)₂HPO₄、 (CH₃COO)₂Mn4H₂O、Tb(NO₃)₃，各原料对应的摩尔比分别为8-x：1：1： 7：x(0≤x≤2.50)，8-y：1：1：7：y(0≤x≤1.50)，8-x-y：1：1： 7：x：y；

S2、合成样品：将S1中称取的各原料研磨混合均匀后,放进高温管式炉中，在1100-1300摄氏度下还原气氛中保温5-8小时,最后自然冷却至室温，研磨至细即得到目标发光材料。

优选的，Sr(NO₃)₂、Ba(NO₃)₂、Mg、(NH₄)₂HPO₄与(CH₃COO)₂Mn4H₂O 的纯度等级均为分析纯。

优选的，Ce(NO₃)₃与Tb(NO₃)₃的纯度等级均为99.99％。

优选的，所述的还原气氛具体为H₂与N₂，且H₂与N₂的摩尔质量比为10：90。

本发明的优点与有益效果：制备的样品在UV光激发下可发射出明亮的多色彩光，其颜色可调；其中随着Mn²⁺掺杂浓度的增加，荧光峰发光颜色可以从***、浅粉红色，粉红色到大红色转变；当Tb³⁺掺杂浓度增加时，样品可发射出浅紫色，淡蓝色，浅绿色以及绿色光；当Mn²⁺与Tb³⁺共掺时，该荧光粉在紫外光激发下可以具有全谱色发射峰，包括紫光、蓝光、绿光以及红光，获得的白光显色指数高。因此在紫外LED用白光荧光粉方面具有潜在的应用价值。

附图说明

图1为本发明中在还原气氛下制备的Ca_6.8MgCe(PO₄)₇：1.2Tb³⁺发光材料的发射光谱。

图2为本发明中在还原气氛下制备的Ca_7.2MgCe(PO₄)₇：0.8Mn²⁺发光材料的发射光谱。

图3为本发明中在还原气氛下制备的Ca_6.0MgCe(PO₄)₇： 1.5Tb³⁺,0.5Mn²⁺发光材料的发射光谱。

图4为本发明中在还原气氛下制备的Sr_6.5MgCe(PO₄)₇：1.5Tb³⁺发光材料的激发与发射光谱。

图5为本发明中在还原气氛下制备的Sr_7.0MgCe(PO₄)₇：1.0Mn²⁺发光材料的发射光谱。

图6为本发明中在还原气氛下制备的Sr_6.0MgCe(PO₄)₇： 1.5Tb³⁺,0.5Mn²⁺发光材料的发射光谱。

图7为本发明中在还原气氛下制备的Ba_6.6MgCe(PO₄)₇：1.4Tb³⁺发光材料的发射光谱。

图8为本发明中在还原气氛下制备的Ba_7.2MgCe(PO₄)₇：0.8Mn²⁺发光材料的发射光谱。

图9为本发明中在还原气氛下制备的Ba_6.0MgCe(PO₄)₇：1.8Tb³⁺,0.6Mn²⁺发光材料的发射光谱。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

实施例1

参考图1，本发明提出了一种紫外LED用单一基质多色彩荧光粉，其化学式为Ca_6.8MgCe(PO₄)₇：1.2Tb³⁺。

本发明提出了一种紫外LED用单一基质多色彩荧光粉的制备方法，包括如下步骤：严格按照摩尔比6.8：1：1：7：1.2称量一下原料CaCO₃，MgO₂，CeO₂，(NH₄)₂HPO₄与Tb₄O₇，将称取的各原料在研钵中研磨混合均匀后,将混合物装在刚玉坩埚中,放进高温管式炉中,在1100℃下还原气氛中保温5小时,最后自然冷却至室温，研磨至细即得到固体粉末状，具体为Ca_6.8MgCe(PO₄)₇：1.2Tb³⁺。